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Elektromagnetische Felder

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Strahlenschutzaspekte bei Ganzkörperscannern

  • Für Sicherheitskontrollen vor allem an Flughäfen (Passagierkontrollen) werden zunehmend Ganzkörperscanner verwendet.
  • Es gibt passive und aktive Scanner. Passive Scanner detektieren vom Körper einer Person ausgesandte natürliche Strahlung und nutzen sie, um am Körper getragene oder versteckte Objekte zu lokalisieren. Bei aktiven Systemen wird zusätzlich eine künstliche Bestrahlung verwendet, um die Detektion zu verbessern (Rückstreuverfahren).
  • Das BfS hat im Jahr 2010 zur Abschätzung der zu erwartenden Strahlenbelastung der kontrollierten Personen Immissionsmessungen an zwei aktiven Ganzkörperscannern durchgeführt, die mit nichtionisierenden Millimeterwellen arbeiten.
  • Den Messungen zufolge gehen von beiden Anlagen geringe Expositionen gegenüber hochfrequenten elektromagnetischen Feldern aus. Gesundheitliche Wirkungen sind nicht zu erwarten.

Ganzkörperscanner können verbotene, unter der Kleidung verborgene Gegenstände detektieren und lokalisieren. Im Unterschied zu an Passagierflughäfen flächendeckend eingesetzten Metalldetektoren reagieren die neuen Geräte auch auf nichtmetallische Objekte, wie zum Beispiel Sprengstoff. Um die Intimsphäre der kontrollierten Personen zu schützen, zeigen Geräte der neuesten Generation dem Bediener keine Körperbilder der kontrollierten Person, sondern markieren an einer schematischen Körperdarstellung ("Strichmännchen") verdächtige Körperpartien. Das Sicherheitspersonal kann anschließend mit Hilfe anderer Verfahren, zum Beispiel mittels Abtasten, die entsprechenden Körperbereiche nachkontrollieren.

Technik

Folgende Gerätetypen können anhand der verwendeten Technik grundsätzlich unterschieden werden:

Milllimeterwellen sind hochfrequente Mikrowellen im Frequenzbereich zwischen 30 und 300 Gigahertz. Zu noch höheren Frequenzen hin schließt sich im elektromagnetischen Spektrum die Infrarotstrahlung an. Der Frequenzbereich von einigen hundert bis zu einigen tausend Gigahertz wird auch als Terahertzstrahlung (THz) bezeichnet (1 Terahertz = 1000 Gigahertz). Millimeterwellen- und Terahertzstrahlung sind nichtionisierende Strahlungsarten. Der Körper selbst sendet Strahlung in diesen Frequenzbereichen aus.

Passive Scanner

Passive Scanner detektieren die vom Körper ausgesandte Strahlung und nutzen sie, um am Körper getragene Objekte zu lokalisieren.

Da bei der passiven Methode keine zusätzliche Strahlenbelastung des Körpers auftritt, kann eine Gesundheitsgefährdung grundsätzlich ausgeschlossen werden. Unter Strahlenschutzgesichtspunkten sollte passiven Systemen deshalb grundsätzlich der Vorzug gegeben werden.

Aktive Scanner

Bei aktiven Systemen wird zusätzlich eine künstliche Bestrahlung verwendet, um die Detektion zu verbessern (Rückstreuverfahren). Die Strahlung und der Detektor der Geräte tasten den Körper Punkt für Punkt ab. Bekannt ist, dass der Frequenzbereich von zehn Gigahertz aufwärts grundsätzlich geeignet ist. Höhere Frequenzen ermöglichen eine höhere Auflösung der erstellten Bilder.

Aktive Scanner mit Röntgenstrahlung

Röntgenstrahlung ist ionisierende Strahlung, die direkt Zellen des menschlichen Körpers schädigen kann. Es gibt daher keine sichere Schwelle, unterhalb der Röntgenstrahlung kein gesundheitliches Risiko darstellt. Der Einsatz von Röntgenstrahlung in Ganzkörperscannern wird vom BfS aus Gründen des Strahlenschutzes abgelehnt. Ihr Einsatz ist nicht gerechtfertigt, da alternative Verfahren ohne ionisierende Strahlung zur Verfügung stehen. Geräte, die mit ionisierender Strahlung arbeiten, sind auch in der Ende 2011 in Kraft getretenen EU-Durchführungsverordnung 1147/2011, die Grundstandards in der Luftsicherheit betrifft, nicht als mögliche Kontrollinstrumente für den Einsatz an EU-Flughäfen aufgeführt.

Strahlenbelastung

Das BfS hat im Jahr 2010 zur Abschätzung der zu erwartenden Strahlenbelastung der kontrollierten Personen Immissionsmessungen an zwei aktiven Ganzkörperscannern durchgeführt, die mit dem Rückstreuverfahren arbeiten. Beide Systeme verwenden nichtionisierende Strahlung mit Frequenzen unmittelbar unterhalb des Frequenzbereichs, der üblicherweise als „Millimeterwellen“ bezeichnet wird.

Den Messungen zufolge halten beide Anlagen die international für die allgemeine Bevölkerung empfohlenen Personenschutzgrenzwerte sicher ein. Aufgrund der gemessenen Leistungsflussdichten und unter Berücksichtigung der im operativen Betrieb zu erwartenden Belastungsdauer kann die typische Strahlenbelastung der kontrollierten Fluggäste bei der einen Anlage zu weniger als 0,0001 Prozent und bei der anderen Anlage zu etwa 0,001 Prozent des empfohlenen Grenzwerts abgeschätzt werden.

Höhere Strahlenbelastungen sind möglich

  • bei untypischer Annäherung an die Sendeantennen,
  • bei wiederholten Untersuchungen innerhalb kurzer Zeitspannen (einige Sekunden bis Minuten) und
  • bei längerem Aufenthalt im Einwirkungsbereich solcher Geräte, die den Sender zwischenzeitlich nicht abschalten. Dies war bei einem der beiden untersuchten Geräte der Fall.

Für derartig ungünstige Situationen wurde die resultierende Strahlenbelastung bei dem einen Gerät zu etwa 0,01 Prozent und bei dem anderen Gerät zu etwa 1 Prozent des Grenzwerts abgeschätzt.

Biologische Wirkungen

Die Eindringtiefe der nichtionisierenden Strahlung in den menschlichen Körper ist in den verwendeten Frequenzbereichen gering. Bei 10 Gigahertz beträgt sie nur wenige Millimeter und nimmt mit zunehmender Frequenz weiter ab. Tiefer liegende Organe werden nicht erreicht. Allerdings ist die Eindringtiefe ausreichend, um Zellen der Haut, des peripheren Blutkreislaufes und des peripheren Nervensystems zu erreichen. Dort gesetzte Schäden könnten sich sowohl lokal als auch systemisch auswirken.

Unstrittig ist, dass im Körper absorbierte nichtionisierende Strahlung bei ausreichender Intensität zu thermischen Wirkungen führt. Dies ist Grundlage der Grenzwertempfehlungen in dem von den Geräten genutzten Frequenzbereich. Im Mikrowellenbereich bis etwa 10 Gigahertz liegen eine Reihe von Laboruntersuchungen zu diversen zellulären und subzellulären Endpunkten vor. Bei höheren Frequenzen ist die Anzahl der vorliegenden Untersuchungen allerdings sehr gering.

ForschungsergebnisseEinklappen / Ausklappen

Nur von wenigen Arbeitsgruppen wurden Wirkungen von Millimeterwellen- oder Terahertzstrahlung auf Zellkultursysteme untersucht. In erster Linie ist hier das EU-Forschungsprogramm "THz-Bridge" zu nennen. Untersucht wurden insbesondere Effekte auf die DNA oder die Verteilung von Chromosomen. Bei Belastungsdauern unter einer Stunde wurden keine Effekte gefunden. Eine israelische Arbeitsgruppe beschrieb bei einer Belastungsdauer von mindestens zwei Stunden (nicht darunter) bei 100 Gigahertz Störungen der Chromosomenverteilung in teilungsfähigen Lymphozyten (Korenstein et al. 2008).

In einer Untersuchung an einer speziellen Zelllinie in vitro wurden Hinweise auf Störungen des für die Chromosomenverteilung wichtigen Spindelapparats beschrieben (Hintzsche et al. 2011). Jedoch wurden in einem im Auftrag des BfS durchgeführten Ressortforschungsvorhaben in menschlichen Hautzellen (Fibroblasten und Keratinozyten) bei einer Strahlenbelastung mit 106, 380 und 2.520 Gigahertz im Mikrokerntest keine Hinweise auf chromosomale Schäden und im COMET-Test keine Hinweise auf DNA-Schäden gefunden (Hintzsche et al. 2012, Hintzsche et al. 2013).

BewertungEinklappen / Ausklappen

Die wenigen vorliegenden Ergebnisse aus Untersuchungen im Frequenzbereich der aktiven Ganzkörperscanner, die mit Millimeterwellen- oder Terahertzstrahlung arbeiten, lassen noch keine abschließende Bewertung aus Sicht des Strahlenschutzes zu.

Die in diesem Frequenzbereich vom Europäischen Rat und von der Internationalen Kommission zum Schutz vor nichtionisierender Strahlung (ICNIRP) empfohlenen Grenzwerte beruhen auf wenigen vorliegenden wissenschaftlichen Studien. Entsprechend den empfohlenen Grenzwerten soll die Leistungsflussdichte für die Strahlenbelastung der Bevölkerung 10 Watt pro Quadratmeter (W/m2) nicht übersteigen. Die vom BfS 2010 untersuchten Geräte verursachen deutlich niedrigere Strahlenbelastungen. Nur unter dieser Voraussetzung ist der Einsatz aus Strahlenschutzsicht akzeptabel.

Aus grundsätzlichen Strahlenschutzerwägungen ist eine Vermeidung unnötiger Expositionen anzustreben. Deshalb sollte unter Strahlenschutzgesichtspunkten dem Einsatz passiver Systeme grundsätzlich der Vorzug gegeben werden.

Weitere Forschung ist nötig

Da zu biologischen Wirkungen im Millimeterwellen- und Terahertzfrequenzbereich nach wie vor vergleichsweise wenige Daten vorliegen, hat das BfS bereits im Rahmen der Ressortforschung Untersuchungen durchführen lassen und beabsichtigt, dies auch weiterhin zu tun. Verfahren zur Bestimmung der Exposition wurden im Vorhaben Entwicklung und Anwendung von Verfahren zur Bestimmung der Exposition gegenüber nichtionisierender Strahlung mit Frequenzen im Terahertzbereich untersucht.

Stand: 24.05.2017

© Bundesamt für Strahlenschutz